Uitvindingen voor hersenletsel en aardbevingsschade winnen James Dyson Award

Twee uitvindingen om schade vroegtijdig vast te stellen hebben de wereldwijde James Dyson Award gewonnen. Het gaat om een betonnen sensor voor gebouwschade door aardbevingen en een headset die met infraroodtechnologie kan vaststellen of sporters een hersenschudding hebben.

James Dyson over de winnaars: “De wereldwijde winnaars van dit jaar, Sentinel en Rumble Rims, pakken ernstige risico’s voor mensenlevens en gezondheid aan met opmerkelijk eenvoudige ideeën. Ze kunnen levens redden. Dat is precies de denkwijze die ik 21 jaar geleden wilde stimuleren toen ik de James Dyson Award oprichtte. Het zijn allebei zeer verdiende winnaars.” 

Winnaar in de categorie Duurzaamheid: Sentinel

Aardbevingen kunnen scheuren en interne schade veroorzaken in betonnen constructies, zonder dat die meteen zichtbaar zijn. Om vast te stellen of een gebouw veilig is, zijn daarom vaak visuele inspecties en specialistische tests nodig. Na een zware aardbeving moeten soms veel gebouwen tegelijk worden beoordeeld. Dat kan een traag, kostbaar en ontwrichtend proces zijn. Structurele schade wordt nog vaak opgespoord met periodieke inspecties, in plaats van doorlopende monitoring.

Aldrei Ong, bouwkundig ingenieur en afgestudeerd aan De La Salle University in de Filipijnen, helpt gebouwen op te sporen die dreigen in te storten. Sentinel maakt van een betonnen afstandhouder, een onderdeel dat tijdens de bouw wordt gebruikt om wapeningsstaal op zijn plaats te houden, een betaalbare sensor die verborgen scheuren en interne schade kan detecteren.

Sentinel is gemaakt van beton met zelfdetecterende eigenschappen en bevat geleidende materialen die elektriciteit door het blok laten stromen. Wanneer het beton scheurt of beschadigd raakt, verandert de elektrische weerstand. Die verandering geeft een meetbare aanwijzing voor mogelijke schade. Ingebouwde elektroden verbinden elk blok met een kleine elektronische module, die veranderingen vergelijkt met de oorspronkelijke meting van de sensor. Bij een aanzienlijke verandering worden de gegevens draadloos doorgestuurd naar een online dashboard. Zo kunnen ingenieurs de toestand van een gebouw op afstand en doorlopend volgen.

Sentinel is ontworpen met betaalbaarheid als uitgangspunt, zodat de sensoren eenvoudiger op grote schaal kunnen worden geïnstalleerd. Omdat de sensor gebruikmaakt van een onderdeel dat al wordt toegepast in constructies van gewapend beton, kan Sentinel tijdens de bouw in gebouwen worden verwerkt zonder dat er een extra constructie-element nodig is.

Sentinel-sensoren zijn inmiddels ingebouwd in een gebouw in de Filipijnen om de technologie in de praktijk te testen. Na het winnen van de James Dyson Award wil Aldrei de technologie verder valideren, met de hand gesoldeerde elektronica vervangen door een op maat gemaakte printplaat en versies ontwikkelen die ook in bestaande gebouwen kunnen worden aangebracht.

Winnaar in de categorie Medisch: Rumble Rims

Als een hersenschudding niet wordt herkend, kan dat gevaarlijke gevolgen hebben. Een sporter die blijft spelen, loopt mogelijk meer risico op ernstig hersenletsel. Het is niet altijd eenvoudig om een hersenschudding meteen te herkennen. De symptomen verschillen per persoon en kunnen tot 72 uur later ontstaan.

Er bestaan technologieën voor objectieve beoordeling, maar die zijn vaak duur en alleen beschikbaar in een klinische omgeving. Controles langs de zijlijn zijn bovendien sterk afhankelijk van het oordeel van degene die ze uitvoert.

Cleo Pontone, Radhika Saran en Sophia DeVito, studenten aan Harvard University, ontwikkelden Rumble Rims. Deze betaalbare headset gebruikt infraroodtechnologie om oogbewegingen te volgen en moet objectieve screening op hersenschuddingen langs de zijlijn mogelijk maken.

De headset gebruikt infraroodcamera’s om tijdens een korte test van twee à drie minuten te meten hoe de ogen van een sporter een bewegend punt volgen, erop scherpstellen en bewegen. Deze oogbewegingen kunnen een objectieve aanwijzing geven voor neurologische beperkingen. Een mobiel scherm vertaalt de metingen naar directe richtlijnen. Die kunnen helpen bepalen of een sporter uit de wedstrijd moet worden gehaald en moet worden doorverwezen voor professionele medische beoordeling.

Na het winnen van de James Dyson Award willen ze een geavanceerder prototype bouwen en testen, de oogbewegingstest verder verfijnen en Rumble Rims valideren met sporters, coaches, trainers en medisch adviseurs. Op de langere termijn hopen ze de technologie te testen op scholen en bij jeugdprogramma’s voor sport, en de validatie als medisch hulpmiddel voort te zetten.